Разработка узла компаратора регулятора напряжения
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ
по дисциплине: “ Проектирование и конструирование ИМС ”
на тему: “ Разработка узла компаратора регулятора напряжения ”
Автор курсового проекта
Специальность
Обозначение курсового проекта
КП 02069964 200200 04 03
Руководитель проекта
Проект защищен
Оценка
Содержание
Введение
1. Разработка структурной схемы
2 Разработка принципиальной электрической схемы
3 Разработка топологии
Заключение
Список использованных источников
Приложение А
Введение
Основной тенденцией в современных полупроводниковых ИМС является увеличение степени интеграции. Это, как правило, проявляется в усложнении процесса проектирования топологии ИМС и в итоге появляющегося большего числа ошибок на стадии проектирования. Поэтому можно сказать, что разработка топологии ИМС является наиболее важной и ответственной операцией при проектировании любой ИМС.
В практике проектирования топологии существует много подходов. К одному из них можно отнести следующие этапы проектирования:
получение исходных данных;
расчет геометрических размеров активных и пассивных элементов;
разработка эскиза топологии;
разработка предварительных вариантов топологии;
выбор окончательного варианта топологии и его оптимизация.
Целью данного курсового проекта является расчет геометрических размеров элементов блока выходного каскада управляющей ИМС для импульсных источников питания, проектирование топологии данной схемы.
Исходными данными при этом являются: схема электрическая - принципиальная, некоторые электрические и технологические параметры.
Научной новизны курсовой проект не имеет.
1. Разработка структурной схемы
Структурная схема блока компаратора изображена на рисунке 1.1.
Рисунок 1.1 Структурная схема блока компаратора.
В состав структурной схемы входят следующие компоненты: источник опорного напряжения (ИОН), компаратор и усилитель ограничитель.
Источник опорного напряжения (ИОН) построен на основе стабилизатора напряжения. Напряжение в бортовой сети автомобиля может изменяться от ~ 10В (при работе стартера) до 14…14,5В (нормальный режим), поэтому для питания компаратора необходимо стабилизированное напряжение. Стабилизатор напряжения должен содержать минимум элементов и выдавать достаточно стабильное напряжение для работы компаратора.
Компаратор напряжения должен оценивать близкое к нулю напряжение, поэтому необходимо выбрать схему компаратора, входное напряжение которого включает нулевой потенциал. Для исключения ложных срабатываний компаратора необходимо обеспечить гистерезис порога срабатывания. После первого переключения компаратора, порог переключения должен снизится до напряжения порядка 50мВ.
Усилитель ограничитель построен на основе составного транзистора и стабилизатора напряжения. Наличие составного транзистора позволит при малых выходных токах компаратора управлять большими токами последующих устройств. В качестве стабилизатора напряжения выберем схему параметрического стабилизатора на стабилитроне Э Б.
2 Разработка принципиальной электрической схемы
Так как напряжение в бортовой сети автомобиля может изменяться от ~10В (при работе стартера) до 14…14,5В (нормальный режим), то для питания компаратора мы применим стабилизированное напряжение. Из двух наиболее простых схем стабилизаторов (рисунок 2.1 (а) и рисунок 2.1 (б)) следует отдать предпочтение схеме на рисунке 2.1 (б) [Л4]. Эта схема выдает более стабильное напряжение Vref. менее зависящее от тока нагрузки I0. так как ток I1 через стабилитрон VD1 задается резистором R1. который можно выбрать достаточно малым. чтобы выполнялось условие:
(2.1)
а) б)
Рисунок 2.1 Стабилизатор напряжения.
Выполнение этого условия для схемы на рисунке 2.1 (а) приведет к десятикратному увеличению тока I0, который является током потребления компаратора.
Рассчитаем значение R1 для схемы выбранного стабилизатора (рисунок 2.1 (б)). Напряжение. выдаваемое стабилизатором равно:
(2.2)
где: VB напряжение пробоя стабилитрона,
VBE прямое падение напряжения на переходе Б Э n p n транзистора.
Типовое значение VB = 6,5В (RSB = 100Ом/?), VBE = 0,7В. Подставляя в (2.2) получим:
Значение R1 определяется из условия (2.1):
(2.3)
где: минимальное напряжение питания, =10В,
I0 выходной ток стабилизатора, I0 500мкА,
?npn коэффициент усиления (ОЭ) n p n транзистора, ?npn = 100.
Отсюда:
Компаратор напряжения должен оценивать близкое к нулю напряжение, поэтому выберем схему компаратора, входное напряжение которого включает нулевой потенциал (рисунок 2.2) [Л4].
Рисунок 2.2 Компаратор напряжения.
Для более надежного запирания транзисторов VT1 и VT2, к их базам подключим источники тока.
Рисунок 2.3 Компаратор напряжения с источником тока.
Рассчитаем источник тока для компаратора. Источником тока будет являться токовое зеркало на p n p транзисторах (рисунок 2.3) [Л5]. Учитывая, что ток потребления всей схемы не должен превышать 350мкА, выберем ток через токозадающую цепь (транзистор VТ10) равным 100мкА. Ток для питания компаратора выберем равным: 0,6